專利名稱：數(shù)字圖像采集視覺傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字圖像采集視覺傳感器。
背景技術(shù)：
已知的視覺傳感器構(gòu)成用于各種目的的人工視覺系統(tǒng)的傳感元 件，例如，識別牌照、人工讀取、視頻監(jiān)視和安全系統(tǒng)等。
視覺傳感器通常包括電視攝像機、以及與電視攝像機相關(guān)的用 于照明電視攝像機所覆蓋空間中的區(qū)域的照明裝置。
照明裝置通常包括分立LED或者濾光鹵素?zé)簟?br> 已知的照明裝置具有多個缺點，包括 通常較低的效率； 通常較大的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供這樣一種高效率的視覺傳感器其實現(xiàn)對 電視攝像機所覆蓋空間中的區(qū)域進行有效照明。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種如權(quán)利要求1所述的傳感器。


下面，參照示出根據(jù)本發(fā)明的傳感器的附圖描述本發(fā)明。
具體實施例方式
附圖中的附圖標(biāo)記1整體上表示用于采集數(shù)字圖像的視覺傳感器。
傳感器1包括商用(尤其是單色)電視攝像機2以及與電視攝 像機2 —體的高強度照明裝置4。傳感器l還包括保護外殼6，該保護外殼容納電視攝像機2、高
強度照明裝置4、以及控制高強度照明裝置4和電視攝像機2的操作 的電子電路7 (示意性示出)。
傳感器1的電源(未示出)可以位于傳感器1的外部(如圖所 示)或者內(nèi)部。
在所示的示例性實施例中，電視攝像機2具有圓筒形主體9和 與攝像軸線T同軸的標(biāo)準(zhǔn)(例如，25mm)圓筒形物鏡ll。然而，可 以理解到電視攝像機2可以采用任何形式，并包括除了所示物鏡以外 的物鏡。
高強度照明裝置4布置在電視攝像機2的圓筒形主體9的一側(cè)， 并包括光源13，其工作在紅外線范圍內(nèi)；大致截錐形反射裝置15， 其安裝到照明光源13上并具有與電視攝像機2的軸線T平行的軸線 S;以及菲涅耳透鏡17，其朝向反射裝置15和物鏡11。
已知的是，菲涅耳透鏡是這樣的平凸透鏡其具有大量凸面部
分形式的階梯狀同心環(huán)，以獲得與厚得多的普通透鏡相同的光線彎曲 能力。
通過在截錐杯形部件15t上沉積金屬(例如，銀或金)，可以方 便地形成反射裝置15。
更具體地說，光源13由LED 19的矩陣(例如，方形或圓形矩 陣)限定而成，該LED 19工作在紅外線范圍內(nèi)并安裝到與軸線S垂 直的平坦底座20 (例如印刷電路)上。
LED 19彼此相鄰地布置，以整體地形成與杯形部件15t的第一 端部相鄰的面光源13。
在所示的示例性實施例中，菲涅耳透鏡17具有平的圓形周緣， 與軸線T和軸線S垂直并具有與光源13的軸線S重合的軸線。
更具體地說，圓形菲涅耳透鏡17具有半徑R;自由圓形邊緣 22，其延伸到軸線T和軸線S與透鏡17的交點以外；以及圓形通孔 24，其朝向物鏡ll，與軸線T同軸并具有半徑r，其中r〈R。
通孔24的半徑r依賴于所用物鏡11的外徑并比該外徑小幾個外殼6包括圓筒管體26，圓筒管體26具有與軸線T和軸線S 平行的軸線Y，并包括由與軸線Y交叉的壁27閉合的第一端部26a。 壁27方便地配備有與電子電路7通信的大量電連接端子28。
圓筒管體26具有由菲涅耳透鏡17閉合的第二端部26b，菲涅耳 透鏡17的自由邊緣22靠置在圓筒管體26的邊緣上，在自由邊緣22 與圓筒管體26的邊緣之間插入保持圈(O形圈)29。
紅外濾光片31定位成朝向菲涅耳透鏡17，位于光源13的相對 一側(cè)并安裝到旋接在圓筒管體26上的環(huán)形螺帽33上。
在實際使用中，當(dāng)對LED 19供電時，光源13發(fā)射的光線的一 部分直接到達菲涅耳透鏡17，而一部分則被反射裝置15導(dǎo)向菲涅耳 透鏡17。
實際上，面光源13發(fā)射的立體角遠(yuǎn)大于菲涅耳透鏡17 (相對于 光源13)所包圍的立體角。
截錐形反射裝置15重新利用光源13發(fā)射的在不使用該裝置時 將會丟失的光線，并將這些光線反射回光源附近從而增加光源有效尺 寸(光源加反射圖像)，尤其重要的是，增加到達透鏡的能量流。
面光源13在反射裝置15的焦點上僅具有一點，出于公知的光 學(xué)原因，光線以不同的入射角入射在菲涅耳透鏡上。菲涅耳透鏡17 使入射光束"變直"，從而使得射出透鏡17的光線大致平行于軸線 S并因此大致平行于電視攝像機的軸線T傳播。
因此電視攝像機2與照明裝置4成為一體，并且照明裝置4所 釋放的能量大致與攝像軸線T同軸。事實上，軸線T和軸線S之間 的距離非常小，典型的是35mm，但是與攝像軸線T最近的紅外光線 與軸線T相距不大于15mm。
因此，電視攝像機的攝像軸線T與照明裝置所發(fā)射的紅外能量 流更接近。
電視攝像機2還可以通過與軸線T同軸并朝向物鏡11的通孔 24"觀察"，即，來自被觀察場景的光線通過菲涅耳透鏡中的通孔 24傳播到電視攝像機2的敏感元件。
面光源13 (即，LED矩陣)的面積A遠(yuǎn)小于菲涅耳透鏡17的圓緣所限定的面積AF。事實上，照明裝置4的效率作為比例Af/Al
的函數(shù)增加，其中At是照明裝置的有效面積(即，包括面光源13
面積和反射圖像面積在內(nèi)的總面積)。
視覺傳感器1還可以包括用于調(diào)節(jié)菲涅耳透鏡17和照明裝置4 之間距離(沿著軸線S測量)的調(diào)節(jié)裝置34。
例如，調(diào)節(jié)裝置34可以允許光源13和反射裝置15相對于保持 固定的菲涅耳透鏡17進行可逆的線性移動。
菲涅耳透鏡17和照明裝置的有效區(qū)域(面光源13加反射圖像) 之間的距離限定能量流的輸出角。
菲涅耳透鏡17和有效區(qū)域之間距離的增加將減小光束("準(zhǔn)直 光束")的輸出角，而菲涅耳透鏡17和有效區(qū)域之間距離的減小將 增加光束的輸出角。
在這點上，應(yīng)該指出，在已知的使用LED的裝置中，照明裝置 的發(fā)射角依賴于所用LED的類型，并因此僅僅可以通過使用不同類 型的LED來改變該發(fā)射角。
在優(yōu)選的實施例中，濾光片31是高通型，電視攝像機2還具有
內(nèi)部低通濾光片(未示出)，兩個濾光片結(jié)合起來形成以照明裝置4
所發(fā)射光的頻率為中心的帶通濾光片。
根據(jù)本發(fā)明的裝置具有多個優(yōu)點，包括
電視攝像機2的攝像軸線T和照明裝置的能量流之間的耦合
最大；
視覺傳感器本身非常緊湊，以獲得最小的視覺影響； (通過調(diào)節(jié)裝置34)可以調(diào)節(jié)照明裝置的能量發(fā)射角；以及 能夠在非常長的距離(大于30m)上(在外殼6內(nèi)部)提供 兩個或四個照明裝置和對應(yīng)的菲涅耳透鏡以改善性能。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字圖像采集視覺傳感器，包括電視攝像機(2)，其限定攝像軸線(T)；以及至少一個照明裝置(4)，其與所述電視攝像機相關(guān)；其特征在于，所述照明裝置(4)具有與所述電視攝像機相連的菲涅耳透鏡(17)，從而使得所述電視攝像機與所述照明裝置成為一體，并且所述照明裝置所釋放的能量大致與所述攝像軸線(T)同軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中， 所述照明裝置(4)包括面光源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中， 所述面光源由LED矩陣限定而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中，所述面光源(13)的面積(A)遠(yuǎn)小于所述菲涅耳透鏡(17)的 圓緣所限定的面積(AF)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中，所述照明裝置(4)還包括置于所述面光源和所述菲涅耳透鏡之 間的反射裝置(15)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器，其中，所述反射裝置(15)包括截錐形反射表面，所述截錐形反射表 面具有朝向所述面光源的第一自由端和朝向所述菲涅耳透鏡(17)的 第二自由端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述菲涅耳透鏡具有大致與所述攝像軸線(T)同軸并與所述電視攝像機(2)的物鏡(11)相鄰的至少一個通孔(24)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，其中，所述菲涅耳透鏡(17)具有與所述光源的軸線(S)重合的軸線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置(34)以調(diào)節(jié)所述菲涅耳透鏡(17)和所述光 源裝置(4)之間的距離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中， 設(shè)置有朝向所述菲涅耳透鏡(17)的第一外部濾光片(31);所述電視攝像機(2)具有第二內(nèi)部濾光片，兩個濾光片結(jié)合起來形 成以所述照明裝置(4)所發(fā)射光的頻率為中心的帶通濾光片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種數(shù)字圖像采集視覺傳感器，其中，電視攝像機(2)限定攝像軸線(T)，與電視攝像機相關(guān)的照明裝置(4)具有與電視攝像機相連的菲涅耳透鏡(17)，從而使得電視攝像機與照明裝置成為一體，并且照明裝置所釋放的能量大致與攝像軸線(T)同軸。
文檔編號H04N5/225GK101310517SQ200680042547
公開日2008年11月19日 申請日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者維爾多·盧佩里尼, 馬里奧·馬森 申請人:埃爾薩格德塔邁特股份公司